과량의 방사선에 머리부분이 노출된 흰쥐 망막의 속핵층과 신경절세포의 미세구조변화 = Fine Structure on the Inner Nuclear Layer and the Ganglion cell of the Retina of the Head-Irradiated Rats
이 실험은 머리부분이 많은 양이 방사선에 노출되었을 때, 망막 속핵층과 신경세포의 미세구조적 반응을 관찰하기 위하여 시행하였다. 실험동물로는 체중200-250g의 흰쥐를 사용하였으며, 마취상태에서 머리부분에만 방사선을 조사였다. 방사선조사는 선형가속기(Mitsubishi Linear Accelerator, ML-4MV)를 이용하였으며 1분당 200rad씩 연속 조사하여 3,000rad 또는 6,000rad를 조사한 후 6시간, 2일, 6일에 희생시켰다.
각 동물은 1% glutaradehyde- 1% paraformaldehyde액으로 관류고정한 다음, 안구를 적출하여 톱니둘레를 따라 절단한 후 망막의 일정부위에서 조직을 떼어내었다. 떼어낸 조직은 2.5% glutaradehyde- 1.5% paraformaldehyde 액에 일차고정한 다음 1% osmium tetroxide액에 이차 고정하였다. 고정된 조직은 수세와 탈수과정을 거쳐 araldite혼합액에 포매한 다음 얇은 절편을 작성하여 uranyl acetate와 lead citrate로 염색한 후 전자현미경으로 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
1. 무축삭신경원은 세포질의 전자밀도가 높은 어두운 세포(type 3)와 전자밀도가 낮은 밝은 세포로 구분되었으며, 밝은 세포는 핵의 윤곽이 매끄럽고 둥근 세포(type 1)와 핵막의 함입현상이 뚜렷한 세포(type 2)로 구분되었다.
2. 3,000rad의 X-선을 조사한 후 6시간군의 경우, 속핵층을 구성하는 세포들과 신경절세포에서는 속핵층을 구성하는 세포들과 신경절세포에서는 사립체와 세포막이 파괴되는 모습이 관찰되었는데 2일군의 경우 그 경향이 가장 심했다.
3. 3,000rad의 X-선을 조사한 후 6일군의 경우, 부챗살아교세포의 영역이 넓어져서 전체적인 모습이 2일군의 것에 비하여 많이 회복되어 보였다.
4. 6,000rad의 X-선을 조사한 후 6일군의 경우, 속핵층을 구성하는 세포들이 기저복합체 근처에서 관찰되었다.
5. 6,000rad의 X-선을 조사한 후 6시간부터, 부챗살아교세포는 미세사가 많고 전자밀도가 높은 변성된 세포들이 자주 관찰되었다.
이상의 결과를 고찰해 보면 머리부분이 3,000rad의 X-선에 노출되면 망막의 속핵층을 구성하는 세포들과 신경절세포는 처음에는 새포질소기관들과 세포막이 손상을 받으나, 6일 후에는 부챗살아교세포의 영역이 넓어져서 전체적인 구조가 많이 회복된다. 그러나 6,000rad정도의 방사선에 노출되면 부챗살아교세포도 변성되어 속핵층과 신경절세포층의 구조가 변성된다고 생각된다.
This experiment was performed to study the morphological responses of the cell of the inner nuclear layer and the ganglion cell of the rat retina following X-ray irradiation. Male rats were divided into normal and experimental groups. The heads of the rats, under sodium thiopental anesthesia, were exposed to 3,000rads or 6,000rads of radiation in a single dose, respectively.
The source was a Mitsubishi linear accelerator ML-4MV. The target to skin distance was 80cm, and the dose rate was 200 rads/min. The experimental groups were sacrificed on 6hour, 2 and 6 days after X-ray irradiations.
Under anesthesia, 1% glutaraldehyde-1% paraformaldehye solution was perfused through the heart. Pieces of the tissue taken from the posterior region of the retina were fixed in 2.5% glutaraldehyde-1.5% paraformaldehyde, and in 1% osmium tetroxide, and embedded in araldite mixture. Ultrathin sections were stained with uranyl acetate and lead citrate solutions and were observed with JEM 100CX-II electron microscope.
The results were as follow:
1. Three type of amacrine cells were found, according to their electron densities and nuclear shape, i,e,dark amacrine cell with invaginated nucleus(type 3), light amacrine cell with round nucleus(type 1) and light amacrine cell wit invaginated nucleus(type 2).
2. Six hours after exposure to 3,000 rads of X-ray, morphological changes were observed in cytoplasm of the cells of the inner nuclear layer and the ganglion cell: i.e., edematous changes, fragmentation of mitochondria, breakdown of the plasma membrane, etc.
3. Six days after exposure to 3,000rads of X-ray, many of the malformations were seen to be repaired, except the territory of activated Muller cell.
4. Six days after exposure to 6.000 rads of X-ray, cells of the inner nuclear layer were observed near the Bruch's membrane.
5. Six days after exposure to 6.000 rads of X-ray, darkly degenerated Muller cells were frequently observed.
From the above results it wluded that 3,000rads of head-irradiation induces damages to the cell organelles in the cells of the inner nuclear layer and the ganglion cell during the first few days, but many of the malformations can be repaired within six days. And 6,000rads of head irradiation leads to renaturation of the inner nuclear layer and the ganglion cell layer of the retina, since the most of the Muller cells are degenerated within a few days following irradiation.
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